1.2.1 研究物质性质的基本方法2023-2024学年高一上学期化学鲁科版（2019）必修1VIP

高中化学必修课程PAGEPAGE1第1章认识化学科学第2节研究物质性质的方法和程序第1课时研究物质性质的基本方法学习目标1．以钠为例了解研究物质性质的基本方法及其在化学科学研究中的应用。2．了解钠及其氧化物的主要性质及其在生产、生活中的应用。知识梳理一、研究物质性质的基本方法研究物质的性质常用的基本方法有观察、实验、分类、比较、假说和模型等。(1)观察是一种有计划、有目的地用考察研究对象的方法，包括眼看、耳听、鼻闻、触摸或借助观察等。(2)通过实验可以验证对物质性质的或探究物质的性质，实验时要注意控制反应条件，实验前要明确实验目的、实验用品和实验方案等，实验中要仔细观察实验现象、做好实验记录，实验后要对实验结果做好分析，写好实验报告。(3)运用分类的方法，可以对物质及其变化进行和研究并总结出各类物质的和。(4)运用比较的方法，可以找出各类物质性质间的，认识各类物质性质间的内在。[即时训练]查阅资料发现，金属钠不仅能与氧气和水反应，还能与其他物质发生反应，其中包括与酒精在常温下反应，要研究金属钠与酒精反应及与水反应的异同点，下列研究方法中用不到的是()A．实验法 B．比较法C．观察法 D．分类法二、运用观察、实验方法认识钠的物理性质及其与水的反应1．实验探究(1)实验步骤①钠的取用：用镊子将金属钠从试剂瓶中取出，用滤纸吸干表面的煤油，在玻璃片上用小刀切下一小块金属钠，观察切面色泽。②将钠块放入滴有酚酞试液的水中，观察反应现象并思考原因：现象原因浮钠浮在水面上钠的密度比水熔熔成闪亮的小球钠的熔点且反应放热游钠在水面上迅速游动反应产生气体推动钠游动响发出“嘶嘶”声响钠与水反应剧烈红溶液变红反应生成性物质(2)实验结论：①物理性质：色，具有金属光泽，硬度，熔点，密度于煤油，于水，通常保存在煤油或石蜡油中。②钠与水反应剧烈，其反应的化学方程式是。2．钠的用途(1)高压钠灯常用做。(2)金属钠还可用于钛、锆、铌、钽等金属的。(3)钠和钾的合金可用作原子反应堆的。[互动探究]1．钠与水反应的实质是钠与水中的氢离子发生置换反应，那么，钠与盐酸反应时是先与水反应，还是先与HCl反应？若钠过量，又是什么情况？2．钠与NaOH溶液能发生反应吗？3．钠投入硫酸铜溶液中，能否置换出铜，为什么？[归纳升华]1．钠与酸、碱、盐溶液反应的实质：物质类别反应分析酸钠与酸溶液反应时先与酸反应，如2Na＋2HCl=2NaCl＋H2↑，如果钠过量，把酸消耗尽之后，再与水反应碱钠与碱溶液反应其实质是钠与水的反应盐钠与盐溶液反应时先与水反应，如果盐能与NaOH反应，则会发生复分解反应，如Na与CuSO4溶液的反应强调：钠与任何物质的水溶液反应一定有“浮”“熔”“游”“响”四个现象。2．钠与熔融状态的盐反应在熔融状态下，金属钠能将不活泼金属从盐中置换出来，如：4Na＋TiCl4eq\o(=,\s\up7(熔融),\s\do5())4NaCl＋Ti。[即时训练]角度一钠与水的反应1．把钠放入滴有酚酞溶液的水中，下列现象不会出现的是()A．钠浮在水面上 B．钠熔化成小球C．溶液中产生较多的气泡 D．水溶液变成红色2．将一块钠投入到盛有煤油和水的烧杯中(煤油和水均足量多)，可以观察到的现象是()A．钠在水层中反应并四处游动B．钠停留在煤油中不发生反应C．钠在煤油中燃烧起来D．钠处于水和煤油的界面处，上下跳动，最后消失角度二钠与水溶液的反应面面观3．将一小块金属钠投入盛有5mL饱和澄清石灰水的试管中，不可能观察到的现象是()A．有气体产生B．有沉淀产生C．有银白色金属产生D．金属钠熔化成闪亮的小球在液面上游动4．将适量钠投入下列溶液中，既能产生气体又能生成白色沉淀的是()A．硫酸铜溶液 B．稀硫酸C．氯化钠溶液 D．氯化镁溶液[思维模板]钠与溶液的反应明确溶液的溶质成分→考虑反应顺序(先酸后水)→分析溶液浓度变化和生成氢氧化钠能否发生后续eq\o(反应。,\s\do4(,))三、运用分类、比较方法认识钠的氧化物的生成与性质1．钠与氧气的反应条件常温加热实验步骤实验现象新切开的钠具有色的金属光泽，在空气中很快钠先，然后剧烈燃烧，火焰呈，生成固体结论常温下缓慢氧化：加热时发生燃烧：点拨：钠除了与氧气反应外，还能像其它金属一样与大多数非金属单质反应，如2Na＋Cl2eq\o(=,\s\up7(点燃),\s\do5())2NaCl,2Na＋Seq\o(=,\s\up7(研磨),\s\do5())Na2S。想一想：钠为什么保存在石蜡油和煤油中？能否保存在汽油和四氯化碳中？2．过氧化钠的性质与用途(1)性质：过氧化钠是一种淡黄色的固体粉末，能与H2O和CO2反应生成氧气。①与H2O反应：。②与CO2反应：。(2)用途：用作呼吸面具和潜水艇里的。[互动探究]1．试根据过氧化钠与水的反应，推测其与盐酸的反应并写出化学方程式。2．氧化钠和过氧化钠都是碱性氧化物吗？3．把氧化钠和过氧化钠分别加入到盛有少量酚酞溶液的两支试管中，观察溶液颜色有什么变化？[归纳升华]化学式Na2ONa2O2颜色、状态白色固体淡黄色固体阴、阳离子及个数比1∶21∶2氧元素的化合价－2价－1价生成条件常温下缓慢氧化燃烧与H2O反应Na2O＋H2O=2NaOH2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑与CO2反应Na2O＋CO2=Na2CO32Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2与盐酸反应Na2O＋2HCl=2NaCl＋H2O2Na2O2＋4HCl=4NaCl＋2H2O＋O2↑主要用途用于制取少量Na2O2、烧碱可用作呼吸面具和潜水艇里氧气的来源，另外还可用作强氧化剂、漂白剂、消毒剂转化2Na2O＋O2eq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())2Na2O2[即时训练]角度一钠与氧气的反应特点1．金属钠是一种活泼金属，除了具有金属的一般性质外，还具有自己的特性。下列关于钠的叙述中，正确的是()A．钠是银白色金属，熔点低，硬度大B．钠很活泼在空气中会自燃C．钠与氧气反应的生成物取决于反应条件D．金属钠燃烧时，氧气过量时生成Na2O2，钠过量时生成Na2O[易错警示]钠与氧气的反应产物取决于反应条件，与反应物的量无关，也与是否是在空气中还是在氧气中反应无关。eq\o(,,\s\do4(,))角度二钠露置于空气中的变化2．观察法是研究物质性质的一种基本方法，一同学将一小块金属钠露置于空气中，观察到下列现象：银白色eq\o(→,\s\up7(①),\s\do5())变暗eq\o(→,\s\up7(②),\s\do5())变白色eq\o(→,\s\up7(③),\s\do5())出现液滴eq\o(→,\s\up7(④),\s\do5())白色固体粉末。下列说法正确的是()A．银白色变暗是因为生成了过氧化钠B．出现液滴是因为NaOH具有吸水性C．过程④只发生了物理变化D．最后得到的白色固体是NaOH归纳总结：钠露置在空气中的变化(1)金属钠长期露置于空气中最终完全转变为Na2CO3粉末，此过程中的主要变化与现象有：eq\x(\a\al(银白色金,属钠Na))eq\o(→,\s\up7(O2),\s\do5(①))eq\x(\a\al(表面变暗,生成Na2O))eq\o(→,\s\up7(H2O),\s\do5(②))eq\x(\a\al(出现白色固体,生成NaOH))eq\o(→,\s\up7(H2O),\s\do5(③))eq\x(\a\al(表面变成溶液,NaOH潮解))eq\o(→,\s\up7(CO2),\s\do5(④))eq\x(\a\al(白色块状物质,生成Na2CO3,·10H2O))eq\o(→,\s\up7(风化),\s\do5(⑤))eq\x(\a\al(白色粉末状物质,生成Na2CO3))(2)发生的主要化学反应有：①4Na＋O2=2Na2O②Na2O＋H2O=2NaOH③2NaOH＋CO2=Na2CO3＋H2O④Na2CO3＋10H2O=Na2CO3·10H2O⑤Na2CO3·10H2O=Na2CO3＋10H2Oeq\o(,,\s\do4(,))角度三Na2O和Na2O2的辨析3．对Na2O和Na2O2的下列叙述中，正确的是()A．Na2O和Na2O2均能跟盐酸反应，故两者均为碱性氧化物B．Na2O和Na2O2中的氧元素都是－2价C．Na2O和Na2O2跟水的反应均为化合反应，均生成NaOHD．在呼吸面具中Na2O2常做供氧剂，而Na2O不能用做供氧剂学习小结1．钠物理性质记“四点”：白、亮、软、低2．钠化学性质记“两条”：(1)钠与氧气反应生成两种物质，条件不同，产物不同。(2)钠与水反应遇水浮熔游响红，遇酸酸优先，遇盐水在前。3．钠保存方法记“两种”：密封保存煤油或石蜡油中。4．氧化物的要点记“区别”：颜色、状态、组成、生成条件、化学性质和用途。当堂检测1．二氧化碳气体可以用石灰石与稀盐酸反应制取，某同学在做该实验时，发现实验室中暂时没有稀盐酸，经过思考，他选择了稀硝酸。仅选择稀硝酸这一环节，该同学运用的方法是()A．实验法 B．比较法C．观察法 D．分类法2．钠与水反应的现象和钠的下列性质无关的是()A．钠的熔点较低 B．钠的密度小于水C．钠的硬度较小 D．钠很活泼3．下列关于钠的说法不正确的是()A．金属钠和氧气反应，条件不同，产物不同B．钠长期置于空气中，表面不能形成致密氧化膜C．钠与水反应时，钠熔成小球在水面四处游动D．由于钠比较活泼，所以它能从溶液中置换出金属活动性顺序表中钠后面的金属4．下列关于Na2O和Na2O2的叙述中正确的是()A．都是白色固体B．阴、阳离子个数比不相同C．过氧化钠和氧化钠长期置于空气中最终所得固体产物相同D．Na2O和Na2O2组成元素相同，与CO2反应产物也相同5．在实验室里为了研究钠的性质，做了如下实验：(1)取用浸没在煤油中的金属钠的操作方法是____________________________________________________________________________________________。(2)一小块金属钠长时间置于空气中，可能有下列现象，这些现象出现的先后顺序是_________(填序号，下同)。①变成白色粉末②变暗③变成白色固体④变成液体(3)取一块金属钠放在燃烧匙里加热，观察到下列实验现象：①金属先熔化②在空气中燃烧，放出黄色火花③燃烧后得白色固体④燃烧时火焰为黄色⑤燃烧后生成淡黄色固体，描述正确的是_________。(4)向一小烧杯中分别加入等体积的水和煤油，片刻后再向该烧杯中轻缓的加入一绿豆大小的金属钠，可能观察到的现象符合图中的_________。(5)将一小块钠投入到FeCl3溶液中，发生反应的有关化学方程式为_________________________________________________________________________________。

参考答案知识梳理一、(1)感官仪器(2)预测未知(3)预测一般性质特性(4)异同联系[即时训练]【答案】D【解析】选择药品对其性质进行验证，用实验法，A正确；比较钠与水和酒精反应的异同点，用比较法，B正确；通过多种感官才能确定两者反应的异同，用观察法，C正确；在此过程中没有涉及到分类的问题，没有用到分类法，D不正确。二、1.(1)②小低碱(2)①银白小低大小②2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑2.(1)路灯(2)冶炼(3)导热剂[互动探究]1.【提示】钠与盐酸反应是先与HCl反应；若钠过量，钠继续与水反应。2.【提示】钠不能与NaOH反应，但能与碱溶液中的水反应。3.【提示】钠不能从硫酸铜溶液中置换出铜，而是先与水反应生成氢氧化钠，然后氢氧化钠再与硫酸铜反应生成氢氧化铜和硫酸钠。[即时训练]1.【答案】C【解析】钠的密度比水小，浮在水面上，A正确。钠与水反应放热，钠的熔点低，B正确。钠与水反应放出气体，是在水面上生成，所以看不到气泡，C不正确。钠与水反应生成NaOH，溶液变红色，D正确。2.【答案】D【解析】煤油与水互不相溶出现分层现象，由于钠的密度比水小、比煤油大，所以钠应处在水和煤油的交界处，钠与水反应生成氢气但不与煤油反应，所以会看到钠在界面间上下浮动，但由于周围没有空气，所以生成的氢气不会燃烧。3.【答案】C【解析】该反应中除Na与H2O反应现象A、D外，还会产生Ca(OH)2沉淀，B项所述现象也会出现。4.【答案】D【解析】A项钠与水反应产生氢气，而生成的NaOH与CuSO4溶液反应产生蓝色沉淀；B、C项，只能产生氢气；D项既能产生氢气，又能生成Mg(OH)2白色沉淀。三、1.条件常温加热实验步骤实验现象新切开的钠具有银白色的金属光泽，在空气中很快变暗钠先熔化成闪亮的小球，然后剧烈燃烧，火焰呈黄色，生成淡黄色固体结论常温下缓慢氧化：4Na＋O2=2Na2O加热时发生燃烧：2Na＋O2eq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())Na2O2想一想：【提示】由于钠易与空气中的氧气和水蒸气发生反应，而不与石蜡油和煤油反应，且钠的密度比石蜡油、煤油的大，所以把钠保存在石蜡油或煤油中可以隔绝空气防止变质；由于汽油易挥发，钠的密度小于四氯化碳，故不能保存在汽油和四氯化碳中。2.(1)①2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑②2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2(2)供氧剂[互动探究]1.【提示】过氧化钠与盐酸的反应可看作是过氧化钠先与水反应，然后生成的氢氧化钠再与盐酸发生中和反应，由此可推知，过氧化钠与盐酸反应生成氯化钠和氧气，其反应的化学方程式为2Na2O2＋4HCl=4NaCl＋2H2O＋O2↑。2.【提示】碱性氧化物是指与酸反应只生成盐和水的氧化物。Na2O与酸反应生成盐和水，而Na2O2与酸反应除生成盐和水外还生成O2，如：2Na2O2＋4HCl=4NaCl＋O2↑＋2H2O，所以Na2O是碱性氧化物而Na2O2不是。3.【提示】氧化钠使酚酞溶液变红色，过氧化钠使酚酞溶液先变红后褪色，氧化钠没有漂白性，过氧化钠有漂白性。[即时训练]1.【答案】C【解析】钠的硬度小，可用小刀切割，A项错误；钠在空气中会发生缓慢氧化生成白色Na2O，不会自燃，B项错误；钠与氧气反应的生成物取决于反应条件，与反应物的量无关，C项正确，D项错误。2.【答案】B【解析】银白色的钠变暗是因为生成了氧化钠，A项错误；过程②是氧化钠与水反应生成了NaOH，过程③是NaOH具有吸水性，在空气中潮解形成NaOH溶液，B项正确；过程④中NaOH溶液与空气中的CO2反应生成Na2CO3和H2O，最后应得到的白色固体是Na2CO3，C、D两项错误。3.【答案】D【解析】Na2O2与盐酸反应生成NaCl、H2O和O2，故不是碱性氧化物，为过氧化物；Na2O中氧元素为－2价，Na2O2中氧元素为－1价；Na2O2与H2O反应生成NaOH和O2，不是化合反应。当堂检测1.【答案】D【解析】该反应为用强酸制取二氧化碳，从物质类别及其性质规律的角度来看，可以选择硝酸代替盐酸，这个过程运用的是分类法，D正确。2.【答案】C【解析】钠的熔点低可由钠与水反应时能熔成闪亮的小球来证明；钠的密度小可由钠浮在水面上证明；钠的硬度小可在切割钠时证明，与其在水中反应的现象无关；钠球四处游动，剧烈反应，有“嘶嘶”之声，一说明有气体生成，二证明钠的性质活泼